El viaje al pasado es posible en un ordenador cuántico

Una simulación ha comprobado que el orden temporal de los eventos puede ser alterado mediante el entrelazamiento cuántico, y que el futuro puede influir en el pasado. Eso no significa que realmente sea posible viajar al pasado, pero plantea nuevos interrogantes sobre la naturaleza del tiempo.

¿Qué pasaría si pudiéramos viajar al pasado y cambiar el presente? Esta pregunta ha intrigado a muchos científicos y escritores, a pesar de que contradice las leyes de la física.

Sin embargo, un equipo de investigadores de la Universidad de Cambridge ha encontrado una forma de simular este viaje al pasado utilizando la mecánica cuántica, la rama de la física que describe el comportamiento de las partículas subatómicas.

El estudio, publicado en la revista Physical Review Letters, se basa en el entrelazamiento cuántico, una propiedad que permite que dos partículas se conecten de tal manera que sus estados dependan el uno del otro: cualquier variación que experimente una de ellas se reflejará instantáneamente en la otra, incluso si están separadas entre sí por grandes distancias.

Ordenador cuántico

El entrelazamiento cuántico es una de las características más extrañas y fascinantes de la física cuántica, y ha sido descrito por Albert Einstein como "una acción fantasmal a distancia". Hoy se aplica sin problemas, tanto en la computación como en la criptografía cuánticas.

Para desarrollar su simulación, los investigadores utilizaron un ordenador cuántico, una máquina capaz de procesar información utilizando cúbits, las unidades básicas de información cuántica, en vez de los bits de la computación binaria.

Los cúbits marcan la diferencia: pueden estar en dos estados posibles, 0 o 1, o en una superposición cuántica de ambos a la vez. La superposición cuántica se produce cuando están presentes y juntas dos propiedades contradictorias. Es la base conceptual de la teoría cuántica, según Heisenberg.

A diferencia de los bits clásicos, los cúbits también pueden estar entrelazados entre sí, lo que significa que su estado puede cambiar instantáneamente al medir uno de ellos.

Viaje cuántico en el tiempo

Los investigadores crearon un modelo de viaje en el tiempo basado en el entrelazamiento cuántico. Para ello, utilizaron dos cúbits entrelazados, uno que representa el pasado y otro que representa el futuro.

Luego, aplicaron una serie de operaciones lógicas llamadas puertas cuánticas para modificar el estado y la correlación de los cúbits. Finalmente, midieron el estado del cúbit del futuro y lo usaron para determinar el estado del cúbit del pasado.

El resultado fue sorprendente: el estado del cúbit del pasado cambió según el resultado de la medición del cúbit del futuro, como si hubiera viajado hacia atrás en el tiempo.

Esto implica que el orden temporal de los eventos puede ser alterado mediante el entrelazamiento cuántico, y que el futuro puede influir en el pasado, según los científicos.

Solo una simulación

Los investigadores afirman que este modelo no implica que sea posible viajar al pasado en la realidad, sino que solo muestra que es posible simular este proceso imposible en un ordenador cuántico.

Sin embargo, esta simulación puede tener aplicaciones prácticas para resolver problemas experimentales que parecen imposibles de resolver utilizando la física estándar.

Por ejemplo, se podría utilizar este modelo para crear estados cuánticos más complejos y robustos, o para mejorar la precisión y la eficiencia de las mediciones cuánticas, señalan los investigadores.

Saltarse la cronología

El estudio demuestra, más concretamente, que el modelo puede generar una ventaja no clásica en la metrología, que es la ciencia de las mediciones.

Los autores reconocen que el viaje en el tiempo, tal como lo han desarrollado en el modelo, a veces falla, a pesar de lo cual garantiza que, intentado muchas veces, arroja ventajas para el metrólogo.

“Nuestro experimento demuestra que el entrelazamiento puede generar ventajas operativas prohibidas en las teorías clásicas que respetan la cronología”, sentencian.

Bucles de tiempo

Los autores dicen también que su modelo se inspira en una propuesta de principios del siglo pasado, el concepto de curvas cerradas de tipo tiempo: son líneas del universo que viajan hacia atrás en el tiempo.

Las CTC, una variedad de la geometría diferencial, son hipotéticas y su existencia es controvertida, pues admiten la posibilidad de que una partícula que está cerrada en un espacio-tiempo pueda regresar al mismo estado del que partió en el tiempo pasado.

Asumir la existencia de estos bucles conduce a paradojas, incluida la paradoja del abuelo, según la cual un viajero del tiempo puede llegar al pasado y matar a su abuelo, por lo que ese viajero nunca habría nacido ni podido matar a su abuelo.

Circuitos de teleportación cuántica

Sin embargo, enfatizan los investigadores, las CTC se pueden simular probabilísticamente mediante circuitos de teleportación cuántica, otra de las revelaciones de la mecánica cuántica que permite transferir en tiempo real el estado de un cúbit a otro cúbit distante.

El estudio, concluyen los científicos, abre nuevas vías de investigación sobre los límites y las posibilidades de la computación cuántica, una tecnología emergente que promete revolucionar el campo de la información y la comunicación.

También plantea interrogantes sobre los fundamentos de la física cuántica y la naturaleza del tiempo, un debate interminable para la física teórica que adquiere más complejidad con esta simulación porque asume que, de alguna manera, es posible viajar al pasado para arreglar el presente.

Referencia

Nonclassical Advantage in Metrology Established via Quantum Simulations of Hypothetical Closed Timelike Curves. David R. M. Arvidsson et al. Phys. Rev. Lett. 131, 150202; 12 October 2023. DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.131.150202